一種生產(chǎn)直接還原鐵的外熱式煤基豎爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生產(chǎn)直接還原鐵的外熱式煤基豎爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤基直接還原鐵生產(chǎn)方面的設(shè)備有很多，比較典型的有隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、流化床、豎爐、倒煙窯等，而能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的外熱式豎爐設(shè)備也早已出現(xiàn)。最早的煤基直接還原鐵生產(chǎn)用外熱式豎爐技術(shù)出現(xiàn)在1971年，工業(yè)中試生產(chǎn)裝置出現(xiàn)在1973年，即KINGLOR METOR流程(簡(jiǎn)稱KM流程)使用的豎爐，KM流程所使用的豎爐，由鋼板外殼和耐火磚襯構(gòu)成一個(gè)容器，其內(nèi)布置一組豎立于容器內(nèi)的還原室，一組一般為3~6個(gè)還原室，每個(gè)還原室之間相隔一定距離排列，每個(gè)還原室均穿過容器上部和下部，上部與供料斗相連，下部與水冷設(shè)備和出料斗相連；每個(gè)還原室橫截面為寬300~600_、長(zhǎng)600~1600_的管狀，還原室上部用耐熱鋼制成，中下部用粘土一碳化硅磚砌成。容器內(nèi)的其它空間為燃燒室，內(nèi)設(shè)多層煤氣燃燒器。使用天然氣或煤氣等其它燃料，預(yù)熱空氣助燃，燃燒產(chǎn)生的熱量通過還原室壁傳給還原室內(nèi)的物料。采用鐵礦石和還原煤組成的混合料自爐頂還原室開口加入，經(jīng)過豎爐預(yù)熱、還原、冷卻到接近常溫時(shí)出爐。預(yù)熱段溫度和還原段溫度分別控制在850和1050°C 左右。
[0003]現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也有部分研宄者受該技術(shù)的影響發(fā)表了相應(yīng)的研宄成果，如公開號(hào)為CN101832706A的專利《外燃管式直接還原豎爐》、公開號(hào)為CN201166513的專利《煤基直接還原鐵外熱式豎爐》等。其中，在《外燃管式直接還原豎爐》中，包括內(nèi)設(shè)有還原室和供熱氣體熱量交換空間的爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管，所述還原反應(yīng)管的管內(nèi)為還原室，周邊為供熱氣體流通空間，爐體周圍設(shè)置多層氣體燒嘴；而《煤基直接還原鐵外熱式豎爐》中，包括豎爐、冷卻水圈和爐體支座，爐體支座，由承重鋼梁和多個(gè)鋼支柱裝配成，冷卻水圈固定在承重鋼梁上，豎爐坐設(shè)在冷卻水圈上，豎爐包括爐體和設(shè)置在爐體內(nèi)的多個(gè)截面為矩形豎式設(shè)置的還原反應(yīng)室，爐體由外殼體和依次砌設(shè)在外殼體內(nèi)的纖維氈層、硅藻土磚層、粘土磚層構(gòu)成。每一個(gè)還原反應(yīng)室的兩側(cè)有多層煤氣燃燒式火道，還原室截面尺寸為350mmX 1500mm,每個(gè)還原室是一個(gè)獨(dú)立單元，整個(gè)豎爐由若干個(gè)還原室組成。每個(gè)還原反應(yīng)室的上端設(shè)有料倉(cāng)，其下端穿過冷卻水圈內(nèi)的高鋁磚墻上的還原反應(yīng)室通孔后與對(duì)應(yīng)的上冷卻水套連接，上冷卻水套與下冷卻水道連接。在多層煤氣燃燒式火道內(nèi)裝設(shè)多個(gè)煤氣噴嘴和測(cè)溫?zé)犭娕肌Ｔ跔t體上部設(shè)有煙囪，煙囪內(nèi)下部設(shè)有空氣換熱器。
[0004]上述已公開的技術(shù)，均具有還原反應(yīng)室類似管狀并豎立于爐內(nèi)的相同特征，為克服物料自重、材料熱膨脹、氣流傳熱等對(duì)還原室器壁的影響，每個(gè)還原室的高度及橫截面尺寸受到限制，單座爐子的產(chǎn)能難以擴(kuò)大。KM法目前單座爐子產(chǎn)能僅為4萬(wàn)噸/年，其它方案因加熱方式、爐體結(jié)構(gòu)、傳熱條件等原因，無(wú)法確保爐料鐵氧化物的還原反應(yīng)徹底進(jìn)行，降低了爐子的產(chǎn)量，同時(shí)增加了能量的消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種生產(chǎn)直接還原鐵的外熱式煤基豎爐，具有結(jié)構(gòu)合理、壽命較長(zhǎng)、傳熱條件較好、單座爐子產(chǎn)量較高、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種生產(chǎn)直接還原鐵的外熱式煤基豎爐，包括爐體，爐體上方設(shè)置有供料系統(tǒng)，爐體外側(cè)設(shè)置有爐體外部維護(hù)系統(tǒng)，爐體內(nèi)部設(shè)置有氣流通道系統(tǒng)，爐體底部設(shè)置有出料系統(tǒng)，其特征在于:所述的爐體由鋼板外殼和耐火磚構(gòu)成，爐體內(nèi)設(shè)置有分隔墻，分隔墻將爐體內(nèi)部沿爐體長(zhǎng)度方向劃分成若干個(gè)相同形狀和尺寸的爐料還原室，分隔墻上部設(shè)置有煙氣匯集道，煙氣匯集道上部設(shè)置有爐頂砌體，爐頂砌體內(nèi)設(shè)置有還原尾氣引出管，分隔墻下部設(shè)置有供氣道，供氣道下部設(shè)置有還原氣道，爐料還原室兩側(cè)設(shè)置有氣流通道，分隔墻中設(shè)置有補(bǔ)氣道，氣流通道上方與煙氣匯集道連通，氣流通道下方與供氣道連通，分隔墻下部設(shè)置有大梁，大梁下部設(shè)置有爐體支座。
[0008]所述的供料系統(tǒng)包括受料倉(cāng)，受料倉(cāng)底部設(shè)置有鎖氣器，鎖氣器下部設(shè)置有下料管，下料管伸入爐料還原室中。
[0009]所述的爐體外部維護(hù)系統(tǒng)包括設(shè)置在爐體外側(cè)的維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)和爐體砌體之間相關(guān)位置設(shè)置有壓縮彈簧。
[0010]所述的出料系統(tǒng)包括設(shè)置在爐料還原室下部的水冷出料裝置，水冷出料裝置上設(shè)置有料流開閉器。
[0011]所述的氣流通道和煙氣匯集道之間設(shè)置有過度磚，氣流通道和供氣道之間設(shè)置有氣流分布磚。
[0012]所述的分隔墻由立墻、氣流通道、熱交換面墻整體砌筑而成。
[0013]所述的熱交換面墻由不同材質(zhì)和不同形狀的面磚構(gòu)成。
[0014]所述的氣流通道在爐體中部為豎直通道。
[0015]所述的爐料還原室寬度為150mm~500mm，長(zhǎng)度為4m~20m。
[0016]本實(shí)用新型具有如下積極效果:
[0017]1、本實(shí)用新型以氣體燃料燃燒為熱源，通過熱交換面墻將熱量傳給爐料，使?fàn)t料在隔絕空氣的環(huán)境下進(jìn)行還原反應(yīng)，可保障還原反應(yīng)所需還原氣氛，加上設(shè)有還原氣供應(yīng)通道，可保證還原反應(yīng)的徹底進(jìn)行，確保爐料鐵氧化物的還原率大于95% ;
[0018]2、本實(shí)用新型采用氣體為燃料，可預(yù)先對(duì)燃料氣體進(jìn)行處理，采用低氮氧化物燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色排放；
[0019]3、本實(shí)用新型爐體采用隔熱保溫較好的耐火材料砌筑，煙氣余熱用于加熱助燃空氣與燃料氣體后再去用于生球或其它物料的干燥，節(jié)能效果好；
[0020]4、本實(shí)用新型利用補(bǔ)氣道設(shè)計(jì)，可使供熱煙氣溫度控制在一定水平的同時(shí)，使平均溫度得以提高，實(shí)現(xiàn)在過氧燃燒或欠氧燃燒的條件下進(jìn)一步降低熱量消耗、提高爐子產(chǎn)量;
[0021]5、本實(shí)用新型采用彈簧壓緊裝置，可以調(diào)節(jié)由于溫度變化造成砌體形變對(duì)爐體結(jié)構(gòu)的影響，使?fàn)t體尺寸得以增加，壽命得以大幅度的延長(zhǎng)，單座爐子產(chǎn)能擴(kuò)大，單位產(chǎn)能的耐火材料消耗大幅度降低；
[0022]6、本實(shí)用新型設(shè)備簡(jiǎn)單，爐子占地較小、操作方便、單位產(chǎn)能投資少，單座爐子的年產(chǎn)能可達(dá)30萬(wàn)噸左右。
【附圖說明】
[0023]圖1為實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1.受料倉(cāng)2.鎖氣器3.還原尾氣引出管4.下料管5.爐頂砌體6.煙氣匯集道7.過度磚8.氣流通道9.補(bǔ)氣道10.面墻11.面磚12.爐料還原室13.立墻14.維護(hù)墻15.氣流分布磚16.供氣道17.壓縮彈簧18.還原氣道19.維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)20.大梁21.水冷出料裝置22.料流開閉器23.爐體支座。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1